自动控制原理 第二版(孟庆明)答案.pdf

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1、自动控制原理（非自动化类）习题答案第一章习题1-1（略）1-2（略）1-3解：受控对象：水箱液面。被控量：水箱的实际水位hc执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量。测量元件：浮子，杠杆。比较计算元件：电位器。放大元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为水箱。被控量为水箱的实际水位h。给定值为希望水位h（与电位器设定cr电压u相对应，此时电位器电刷位于中点位置）。r当hh时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。一但hh时，浮子位置相应升高（或crcr降低），通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），从而给电动机提供一定的工作电压，驱动电动机通过减速器使阀门的开度减小（

2、或增大），以使水箱水位达到希望值h。r出水hrhc电位器放大器电动机减速器阀门水箱_浮子杠杆水位自动控制系统的职能方框图1-4解：受控对象：门。执行元受控量：门的位置件：电动机，绞盘。放大测量比较元件：电位计元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为大门。被控量为大门的实际位置。输入量为希望的大门位置。当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器达到平衡，电动机停转，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭。开闭门门实际的位置位置电位器放大器电

3、动机绞盘大门_仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图1-5解：系统的输出量：电炉炉温给定输入量：加热器电压被控对象：电炉1放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器比较元件：电位计测量元件：热电偶职能方框图：给定炉温炉温电位器电压放大功率放大电机加热器电炉—热电偶第二章习题2-1解：对微分方程做拉氏变换：X1(s)R(s)C(s)N1(s)X(s)KX(s)211X3(s)X2(s)X5(sTs)X(s)X(s)43X(s)X(s)KN5422(s)KX(s)s2C(s)sC(s)35绘制上式各子方程的方块图如下图所示：N1(s)R(s)+X1(

4、s)X2(s)X3(s)X1(s)X2(s)-K1-C(s)X5(s)N2(s)K2X(s)X(s)X(s)C(s)3451X4(s)-X5(s)K132ssTs将方块图连接起来，得出系统的动态结构图：N2(s)K2N1(s)_C(s)R(s)+X1(s)X2(s)X3(s)X4(s)X5(s)11K1K32--TsssK1K3C(s)/R(s)，32Ts(T1)ssKK132C(s)/N(s)C(s)/R(s)，1K2K3TsC(s)/N(s)232Ts(T1)ssKK132-2解：对微分方程做拉氏变换X1(s)K[R(s)C(s)]X(s)s

5、R(s)2(s1)X3(s)X1(s)X2(s)(Ts1)X(s)X(s)X(s)435C(s)X(s)N(s)4X5(s)(Ts1)N(s)绘制上式各子方程的方块如下图：X2(s)R(s)X1(s)R(s)X2(s)X1(s)1X3(s)Ksτ-s1C(s)X5(s)N(s)N(s)X5(s)X3(s)1X4(s)X4(s)—C(s)sTTs1将方块图连接得出系统的动态结构图：N(s)X2(s)Ts+1τsX(s)5R(s)X1(s)1X3(s)1X4(s)—C(s)K-s1Ts1KC(s)(s1)(Ts1)(s1)s(Ts1

6、)KR(s)kTs2(Ts1)s(K1)1(s1)(Ts1)C(s)0N(s)2-3解：（过程略）C(s)1C(s)G1G2(a)(b)2R(s)msfsKR(s)1GGGGGGGG131423243C(s)G2G1G2C(s)G1G2(c)(d)R(s)1GGGR(s)1GG12123C(s)G1G2G3G4(e)R(s)1GGGGGGGGGG12233412342-4解：（1）求C/R，令N=0K1K2K3G(s)s(Ts1)G(s)K1K2K3C(s)/R(s)21G(s)TssKKK12

7、3求C/N，令R=0，向后移动单位反馈的比较点K3K2Ts1KnK3sK1K2K3GnC(s)/N(s)(KGK)nn1KKTs2s13K2sK1K2K31Ts1s（2）要消除干扰对系统的影响KnK3sK1K2K3GnC(s)/N(s)02TssKKK123KnsG(s)nKK122-5解：（a）（1）系统的反馈回路有三个，所以有3LaL1L2L3G1G2G5G2G3G4